другую радиусом

2

r2 = lmRw= lr1 = 4952,9×0,272 = 1347,2;

и ряд лучей под углами a,2a, … к вертикали. Вертикальные проекции отрезков лучей, пересекающих первую окружность, дают в принятом масштабе значения сил PjI при соответствующих углах поворота коленчатого вала, а проекции тех же лучей, пересекающих вторую окружность, значения сил PjII. При углах поворота коленчатого вала, соответственно вдвое меньших.

Проводим далее через центр Î горизонтальную линию и откладываем на ней, как на оси абсцисс, значения aуглов поворота коленчатого вала за рабочий цикл (от 0 до 720°).

По точкам пересечения указанных выше проекцией с ординатами, проходящими через соответствующие значения углов a. На оси абсцисс, строим кривые PjI è PjII. Путем суммирования ординат кривых PjI è PjII

получаем кривую результирующей силы инерции Pj.

4.2. Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала

На шатунную шейку действуют две силы (рис. 1): направленная по шатуну сила Pt, как составляющая силы Pðåç, приложенная к поршневому

пальцу; центробежная сила инерции Pc, создаваемая редуцированной к кривошипу частью массы шатуна.

Геометрическая сумма Pt è Pc да¸т результирующую силу Rø, действующую на шатунную шейку от одного цилиндра.

Ñèëû Pt è Pc подсчитываются по следующим формулам:

Pðåç

Pt =, Í, cos b

Таблица 4

Ñèëû, Í

4.3. Расч¸т момента инерции и параметров маховика

Строим график тангенциальной силы T=f(α), действующей на шатунную шейку коленчатого вала от одного цилиндра за рабочий цикл (лист 1). Значения силы T при различных углах поворота коленчатого вала берутся из

предыдущих расч¸тов.

Определяется средняя ордината

ååF −F

ïîë îòð

ρ= , ìì;

l Ä

линдрового двигателя определяется средняя ордината ri в (мм), определяющая среднее значение суммарной тангенциальной силы

Tñóì.ñð = rim1, Í,

ãäå m1 = T/lh, Н/мм – принятый масштаб по оси ординат (333,3 Н/мм);

lh – высота диаграммы, мм.

По величине ri проверяется правильность построения графика суммарной тангенциальной силы и выполнение всего динамического расч¸та двигателя. Построение правильно, если

rim1Rhìní/9550 = Ne, 2,997×6 333,3×0,048×0,78×3200/9550 = 75,2 êÂò

ãäå R – радиус кривошипа, мм;

hì – механический КПД двигателя, принятый при определении его основных размеров.

Погрешность не должна превышать 3...4%.

Ординату ri откладываем на графике суммарной тангенциальной силы (лист 1).

Вращающий момент двигателя в каждое мгновение уравновешивается

моментом сопротивления Mñîïð, приложенном к коленчатому валу, и моментом сил инерции всех движущихся масс. При расч¸тах момент сопротивления считают постоянным и равным среднему значению индикаторного вращающего момента двигателя, а изменением среднего приведенного момента инерции

пренебрегают. Тогда колебания скорости коленчатого вала будут обусловлены только отклонением мгновенного значения Mi от среднего значения Miñð. Òà-

ким образом, когда вращающий момент Mi больше значения Mñîïð = Miñð äâè-

гатель совершает избыточную работу Lèçá, которая определяется по формуле

2

Lèçá = I0dw, Íì,

ãäå I0 – момент инерции всех масс, привед¸нных к оси коленчатого вала.

Работа Lèçá пропорциональна площади Fèçá на графике суммарной тангенциальной силы (лист 1).

Тогда, определив площадь Fèçá = â (ìì)2, планиметрированием, подсчи-

тывается работа Lèçá

Lèçá = mFèçá, Íì,

ãäå m= m1 2 = 333,3×0,0025 = 0,837 Íì/ìì2 – масштаб площади. Для четыр¸хтактных двигателей масштаб по оси абсцисс

4pR

m2 =, ì/ìì; l Ä

4 ×3,14 ×0,048

m= =0,0025 ì/ìì,

2

240

ãäå R – радиус кривошипа, м;

lÄ – длина диаграммы Tñóì = f(a), ìì.

Lèçá = 0,837×75,9 = 63,5 Íì.

Задаваясь величиной степени неравномерности вращения d(для автомобильных двигателей d= 0,02...0,03) определяем требуемый момент инерции маховика

d()pn 30 2

í

æ3,14 ×3200 ö 0,02ç ÷

è30 ø

По величине IÌ находится масса маховика. Для маховика, выполненного в виде диска, масса равна

4I M

mM =2 , êã,

D

4 ×7,58

m ==30,3 êã. M 0,42

ãäå D – диаметр диска, м.

В зависимости от типа и назначения двигателя диаметр диска D

принимается в пределах 0,3...0,6 м. Диаметр диска должен быть таким, чтобы обеспечивалась необходимая поверхность трения дисков сцепления. Тракторные дизельные двигатели, как правило, имеют больший, чем автомобильные карбюраторные двигатели, вращающий момент, поэтому сцепление требует повышенной поверхности трения и, следовательно, большего диаметра маховика.

5. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РАСЧЕТ ШАТУНА

При работе двигателя шатун подвергается воздействию знакопеременных нагрузок от сил давления газов и сил инерции, а в отдельных случаях эти силы создают ударные нагрузки. Поэтому для изготовления шатунов карбюраторных двигателей применяют углеродистые или легированные стали 40, 45, 45Г2, 40Х, а так же ковкий перлитный чугун.

Наружный диаметр верхней головки шатуна определяется из выражения:

ãäå dï – диаметр поршневого пальца.

Диаметр расточки верхней головки под втулку равен

D2 =ddï +2 =42 +2 =44 ìì,

ãäå d– толщина втулки.

Длина верхней головки шатуна